DE2345410C3 - - Google Patents
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Description
den können. Die Erfindung macht die Verwendung von solchen Materialien als Fasern möglich, die bisher wirtschaftlich nicht in Fasern umgeformt werden konnten.the can. The invention makes the use of such materials as fibers possible, previously could not be converted into fibers economically.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der eintauchende Teil des rotierenden Körpers parallel zum Badspiegel der Schmelze eine Relativbewegung ausführt Auf diese Weise kann unter vergleichsweise geringem mechanischem Aufwand der Eintauchort des rotierenden Körpers geändert werden.According to the invention it is further provided that the immersed part of the rotating body parallel to Bath level of the melt executes a relative movement. In this way, under comparatively the immersion location of the rotating body can be changed with little mechanical effort.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper mit Gewindewindungen versehen istThe invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention. It is characterized in that the rotating body is provided with thread turns
Eine derartige Ausbildung des rotierenden Körpers erbringt den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung während des eigentlichen Produktionsvorganges ortsfest bezüglich der Schmelze angeordnet werden kann; durch den Umlauf des Körpers verändert sich der Ort des Eintauchens der Gewindewindungen in der erfindungsgemäßen Weise hingegen ständig.Such a design of the rotating body has the advantage that the inventive Device arranged stationary with respect to the melt during the actual production process can be; as the body rotates, the place where the thread turns into changes the way according to the invention, however, constantly.
Mit der Erfindung können Fäden hergestellt werden, die nicht langer sind als die Gesamtlänge eines Gewindeganges, der sich von einem Ende des rotierenden Körpers bis zum gegenüberliegenden Ende erstreckt. Bei der Herstellung von Fäden relativ sehr kleinen Durchmessers (kleiner als 100 μπι) ist die Fadenlänge kleiner als die gesamte Gewindeganglänge; es wurde festgestellt, daß sich die Länge eines Fadens zwischen etwa 1 cm und 30 cm ohne besondere Maßnahmen zur Einstellung der Fadenlänge ergibt.With the invention threads can be made that are no longer than the total length of a Thread extending from one end of the rotating body to the opposite end extends. In the production of threads of relatively very small diameter (smaller than 100 μπι) is the Thread length smaller than the total thread length; it was found to be the length of a thread between about 1 cm and 30 cm without special measures to adjust the thread length results.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung sowie anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail in the following description and with reference to the schematic drawing explained. Show it
F i g. 1 im Querschnitt und in perspektivischer Darstellung den wärmeabieitenden Körper nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung an der Berührungsstelle mit dem Badspiegei der Schmelze und F i g. 1 in cross section and in perspective view the heat dissipating body according to a Embodiment of the invention at the point of contact with the bath mirror of the melt and
Fig.2 in Vorderansicht einen wärmeableitenden Körper nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Steigung der schrauben-, schnecken- oder spiralförmigen Vorsprünge nach zwei Richtungen verläuft.2 in a front view of a heat-dissipating body according to a further embodiment of the Invention in which the pitch of the helical, helical or spiral projections after two Directions runs.
Gemäß F i g. 1 rotiert ein zylindrisches, wärmeableitendes Maschinenelement oder ein Körper 30, wobei er die Oberfläche 15 eines schmelzflüssigen, in einem Tiegel befindlichen Materials 10 berührt Die Drehachse des Maschinenelements 30 verläuft parallel zu der Ruhe- bzw. Gleichgewichtsfläche 15 des schmelzflüssigen Materials 10 oder Bades. Das Maschinenelement 30 ist bei dieser Ausführungsart durch das Vorhandensein von vielen Vorsprüngen auf seiner Oberfläche in Form von Windungen oder Gewindegängen 31 eines Außengewindes gekennzeichnet Die Windungen 31 sind keine konzentrischen Ringe, sondern sie weisen schrauben-, schnecken- oder spiralförmige Steigung auf.According to FIG. 1 rotates a cylindrical, heat-dissipating machine element or body 30, whereby he the surface 15 of a molten material 10 in a crucible contacts the axis of rotation of the machine element 30 runs parallel to the rest or equilibrium surface 15 of the molten liquid Materials 10 or Bades. In this embodiment, the machine element 30 is due to its presence of many projections on its surface in the form of turns or threads 31 of an external thread marked The turns 31 are not concentric rings, but they have screw, helical or spiral slope.
Dies ermöglicht zum einen die Herstellung von dünnen Fäden in großen Mengen. Zum anderen führt aber die Steigung der Windungen zu einer Bewegung des Ortes der Fadenbildung bzw. der des Eintauchens des Körpers 30 quer über die Oberfläche des schmelzflüssigen Materials. Dadurch wird die Auswirkung von Temperaturunterschieden in der Schmelze auf die Größe des fertigen Fadens auf ein Minimum reduziert, weil kein Vorsprung oder keine Windung kontinuierlich Fäden von einer bestimmten Stelle der Schmelzenoberfläche ausbildet. Weiterhin bewirkt die Steigung der Vorsprünge ein Abkehren oder Austragen von Verunreinigungen quer über die Schmelzenoberfläche so daß die Gewindegänge 31, wenn die Verunreinigungen von einer Seite 12 des Maschinenelementes auf der Schmelzenoberfläche entfernt werden. Fäden von einer ständig sauberen Schmelzenoberfläche erzeugen. Die Kante, an der die Verunreinigungen beseitigt werden sollten, liegt dort, wo die Drehrichtung und die Sieigungsrichtung einen Materialfluß von der Seite zu der Mitte des Maschinenteils 30 herbeiführen. In F i g. 1 ist dies der mit 12 bezeichnete Bereich, unter der Voraussetzung, daß der Körper 30 in Richtung des Pfeiles rotiert und ein Rechtsgewinde aufweist Schrauben-, schnecken- oder spiralförmige Gewinde aufweisende Körper 30 sind relativ preiswert herzustellen. Mit ihnen können große Mengen von Fäden hergestellt werden. Solche Körper können auch preisgünstig überholt und nachbearbeitet werden.On the one hand, this enables the production of thin threads in large quantities. To the other leads but the slope of the turns leads to a movement of the place of thread formation or that of immersion of body 30 across the surface of the molten material. This will have the effect of temperature differences in the melt on the size of the finished thread to a minimum reduced because no protrusion or twist continuously threads from a given point of the Forms melt surface. Furthermore, the slope of the projections causes a sweeping or discharge of impurities across the melt surface so that the threads 31 when the impurities be removed from one side 12 of the machine element on the melt surface. Threads of produce a constantly clean melt surface. The edge where the impurities are removed should be, is where the direction of rotation and the Sieigungsrichtung a material flow from the side bring about the middle of the machine part 30. In Fig. 1 this is the area indicated by 12, provided that the body 30 in the direction of the Arrow rotates and has a right-hand thread having screw, helical or spiral thread Body 30 are relatively inexpensive to manufacture. They can be used to produce large quantities of thread will. Such bodies can also be overhauled and reworked inexpensively.
Die Größe der Gewindesteigung scheint im Rahmen üblicher Werte für die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht kritisch zu sein. Der Ertrag an Fäden steigt mit der Anzahl an Gewindewindungen pro Längeneinheit; wenn die Windungen 31 über ein gewisses Maß hinaus zu dicht nebeneinander liegen, wirkt sich die Bildung des Fadens an der Schmelzenoberfläche störend auf die Bildung des benachbarten Fadens aus. Dieser Fall tritt ein, wenn der Abstand zwischen den Vorsprüngen geringer als die doppelte Breite des erzeugten Fadens wird. Bei dem anderen Extremfall, wenn die Steigung äußerst groß wird, ist zu erwarten, daß die durch die Rotation herbeigeführte Seitenkraft sowohl die Bildung von Fäden stört als auch Turbulenzen an der Schmelzenoberfläche hervorruft. Hochwertige Fäden entstehen, wenn die Steigung etwa zwischen 1,6 und 8,2 Gewindegänge pro cm (4 bis 20 Windungen pro Zoll) liegt. Wenn von großer Steigung die Rede ist, sind wenige Windungen pro cm und bei geringer Steigung viele Windungen pro cm gemeint.The size of the thread pitch seems to be within the usual values for the feasibility of the method not to be critical. The yarn yield increases with the number of thread turns per unit length; if the turns 31 are too close to one another over a certain amount, the formation of the Thread on the melt surface interferes with the formation of the adjacent thread. This case occurs a when the distance between the projections is less than twice the width of the thread produced will. In the other extreme case, when the slope becomes extremely large, it is to be expected that the through the Rotation-induced lateral force both disturbs the formation of threads and creates turbulence on the Melt surface causes. High quality threads are created when the pitch is between 1.6 and 8.2 Threads per cm (4 to 20 turns per inch). When talking about a great incline, are a few turns per cm and, with a low incline, many turns per cm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann ausführbar, wenn die Vorsprünge 31 eine Eintauchtiefe unter die Oberfläche 15 der Schmelze aufweisen, die geringer als die Tiefe der schraubenförmigen Gewindegänge istThe method according to the invention can be carried out when the projections 31 are below an immersion depth have the surface 15 of the melt which is less than the depth of the helical threads
Beim Betrieb des Körpers 30 mit einer linearen Umfangsgeschwindigkeit von über 9 m/sec ergibt der mittlere Bereich 13 des Körpers eine höhere Produktionsrate an Fäden als die Seitenbereiche dieses Elementes.When the body 30 is operated at a linear circumferential speed of over 9 m / sec middle area 13 of the body has a higher production rate of threads than the side areas of this Element.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsart der Erfindung beträgt die Breite des rotierenden Maschinenelementes 30 über etwa 2,5 cm.According to a further preferred embodiment of the invention, the width of the rotating machine element is 30 about about 2.5 cm.
Die Drehung des Elementes 30 mit hoher Geschwindigkeit führt zu einem Luftfluß parallel zu der Rotationsrichtung in der Nähe der Windungen 31. Dieser Luftfluß kann Störungen auf der Oberfläche des schmelzflüssigen Materials erzeugen, die zusammen mit der normalen Eintauchtiefe der Windungen 31 die Rillentiefe der Gewindegäige überschreitet und dadurch augenblicklich zu einer Unterbrechung der Fadenbildung führt. Einrichtungen zum Ableiten dieses Luftflusses an der Stelle, an der die Windungen 31 bei der Rotation in Berührung mit der Schmelzenoberfläche gelangen, werden diese Schwierigkeit, wenn sie auftritt, verringern.The high speed rotation of the element 30 results in a flow of air parallel to that Direction of rotation in the vicinity of the coils 31. This air flow can disturb the surface of the Generate molten material, which together with the normal immersion depth of the turns 31 the Groove depth of the thread exceeds and thereby instantly to an interruption of the Thread formation leads. Means for diverting this air flow at the point where the windings 31 at the rotation come into contact with the melt surface, this difficulty becomes, if it occurs, to decrease.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Durchmesser des Körpers 30 etwa 15 bis 30 cm.According to another preferred embodiment of the invention, the diameter of the body is 30 about 15 to 30 cm.
Mit der Erfindung werden grundsätzlich diskontinuierliche Fäden hergestellt. Theoretisch könnte der herstellbare längste Faden eine Länge gleich derThe invention basically produces discontinuous threads. In theory it could The longest thread that can be produced has a length equal to that
Gesamtlänge des Gewindeganges 31 auf dem Maschinenelement 30 erreichen. Ein solcher Faden könnte im Normalfall mit verhältnismäßig geringen Umfangsgeschwindigkeiten des Körpers von z. B. 0,9 bis 9 m/sec erzeugt werden. Bei der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens mit höheren Geschwindigkeiten, z. B. über 9 m/sec, fallen im allgemeinen Fäden in Längen zwischen etwa 1 cm und 30 cm an.Total length of the thread 31 on the machine element Reach 30. Such a thread could normally with relatively low circumferential speeds of the body of e.g. B. 0.9 to 9 m / sec are generated. In the mode of operation of the invention Process at higher speeds, e.g. B. over 9 m / sec, threads generally fall in Lengths between about 1 cm and 30 cm.
Wenn es erwünscht ist. Fäden mit vorgegebener Länge herzustellen, dann kann mit Einkerbungen auf den Außenseiten der Vorsprünge die Fadenbildung unterbrochen werden, was zu Fäden mit einer Länge führt, die dem Abstand bzw. der Entfernung zwischen den Einschnitten entspricht.If so desired. To produce threads with a predetermined length, then with notches on it the outer sides of the projections the thread formation are interrupted, resulting in threads with a length leads, which corresponds to the spacing or the distance between the incisions.
Das Profil der Windungen ist am einfachsten dreieckig, weil sich mit herkömmlichen maschinellen Verfahren eine solche Form leicht ausbilden läßt.The profile of the windings is most simply triangular, because it differs from conventional machine tools Method can easily develop such a shape.
Es hat sich herausgestellt, daß die Geschwindigkeit, mit der das Maschinenelement rotiert mit den Abmessungen des hergestellten Fadens und mit der Steigung der Vorsprünge im Bereich ihrer Berührung der Schmelze unmittelbar zusammenhängt. Im allgemeinen gilt, daß die hergestellten Fäden um so größer werden, je geringer die Rotationsgeschwindigkeit ist, mit wachsender Eintauchtiefe wird eine stärkere Trennung zwischen den mit der Schmelzenoberfläche in Berührung befindlichen Vorsprüngen oder Windungen erforderlich. Ferner wurde gefunden, daß zur Herstellung von fadenförmigem Material mit einem effektiven Durchmesser von weniger als 100 μΐη die lineare Umfangsgeschwindigkeit der Vorsprünge an der Schmelzenoberfläche größer als 9 m/sec sein muß.It has been found that the speed at which the machine element rotates with the Dimensions of the thread produced and with the pitch of the projections in the area of their contact directly related to the melt. In general, the larger the filaments produced the lower the rotation speed, the greater the immersion depth, the greater Separation between the projections or coils in contact with the melt surface necessary. It has also been found that for the production of thread-like material with an effective Diameter less than 100 μΐη the linear Circumferential speed of the projections on the melt surface must be greater than 9 m / sec.
Der maximale Durchmesser der nach der Erfindung hergestellten Fäden wird bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten erzeugt, wobei die obere Grenze praktisch bei einem Faden mit einem effektiven Durchmesser von 1500 μηι liegt. Mit effektivem Durchmesser ist gemeint, daß die im Querschnitt nicht kreisförmigen Fäden eine solche Querschnittsflsche besitzen, die der eines Drahtes mit kreisförmigem Querschnitt des genannten Durchmessers unabhänig von der Breite und der Dicke des nicht kreisförmigen Fadens entspricht.The maximum diameter of the filaments made according to the invention is obtained at low speeds of rotation generated, the upper limit practically in the case of a thread with an effective Diameter of 1500 μm is. By effective diameter it is meant that the cross-section is not circular filaments have such a cross-sectional bottle that that of a wire with circular Cross-section of said diameter regardless of the width and thickness of the non-circular Thread corresponds.
F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das wärmeableitende Maschinenelement oder ein solcher Körper 30' auf der Mantelfläche getrennte Segmente 16 und 17 mit links- und rechtsgängigen Gewindegängen, Vorsprüngen oder Gewindewindungen 31 versehen ist. Wenn ein solches Element 30' in die gleiche Lage relativ zu der Schmelze wie das Maschinenelement 30 gemäß F i g. 1 gebracht wird, wobei die Segmente 16 und 17 mit der Oberfläche 15 der Schmelze 10 in Kontakt kommen, und wenn es in gleicher Richtung wie das Element 30 in Rotation versetzt wird, dann überstreicht der zur Seite hin gerichtete, durch die Steigung der Vorsprünge 31 hervorgerufene Fluß die Schmelzenoberfläche 15 von dem mittleren Bereich 18 in Richtung zu den Seiten des Maschinenelementes 30'. Dies verhindert den Transport von an einer Seite befindlichen Oberflächen-Verunreinigungen über den gesamten Bereich der Fadenbildung im Gegensatz zu dem Maschinenelement 30 nach Fig. 1. das nur eine Steigungsrichtung besitzt.F i g. Fig. 2 shows another embodiment of the invention in which the heat dissipating machine element or such a body 30 'on the lateral surface separate segments 16 and 17 with left and right right-hand threads, projections or thread turns 31 is provided. If such a Element 30 'in the same position relative to the melt as the machine element 30 according to FIG. 1 brought is, the segments 16 and 17 come into contact with the surface 15 of the melt 10, and when it is in the same direction as the element 30 is set in rotation, then sweeps over to the side directed, caused by the slope of the projections 31, the melt surface 15 of the central area 18 in the direction of the sides of the machine element 30 '. This prevents the transport of surface contamination on one side over the entire area of thread formation in the In contrast to the machine element 30 according to FIG. 1, which has only one direction of incline.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde zur Herstellung von fadenförmigen Materialien aus Zinn, Aluminium und Gußeisen eingesetzt. Die folgenden Beispiele geben genaue Parameter wieder.The inventive method was used for the production of thread-like materials from tin, aluminum and cast iron are used. The following examples give precise parameters.
Ein wärmeableitender Zylinder aus Aluminium mit einer Breite von 5,08 cm, einem Durchmesser von 17,8 cm und mit 7 Gewindewindungen pro cm auf der Mantelfläche wurde mit einer Geschwindigkeit von 2000 UpM (18,6 m/sec) angetrieben. Der Zylinder wurde mit der Oberfläche von schmelzflüssigem, in einem Tiegel befindlichen Zinn mit einer Temperatur von 260° C in Berührung gebracht. Die Vorsprünge auf dem Zylinder standen in einem punktförmigen Kontakt mit der Schmelzoberfläche; die erzeugten Zinnfäden besaßen einen effektiven Durchmesser von 30 bis 100 μπι, ihre Längen schwankten zwischen etwa 1,2 cm und 30 cm.A heat-dissipating cylinder made of aluminum with a width of two inches by a diameter of 17.8 cm and with 7 thread turns per cm on the surface was at a speed of 2000 rpm (18.6 m / sec) driven. The cylinder was covered with the surface of molten, in a crucible placed tin with a temperature of 260 ° C in contact. The ledges on the cylinder were in point contact with the surface of the enamel; the tin threads produced had an effective diameter of 30 to 100 μm, their lengths varied between about 1.2 cm and 30 cm.
Es wurde nach Beispiel 1 vorgegangen, um die Auswirkung der Rotationsgeschwindigkeit bei Konstanthaltung aller anderen Parameter zu bestimmen. Bei einer Rotationsgeschwindigkeit von weniger als 500 Umdrehungen pro Minute (etwa 4,5 m/sec) bildete das schmelzflüssige Zinn keine einzelnen Fäden, weil das schmelzflüssige Metall zwischen den Fäden Brücken bildete, so daß ein plattenähnliches Erzeugnis entstand.The procedure of Example 1 was used to determine the effect of the speed of rotation while keeping it constant all other parameters to be determined. When the rotation speed is less than 500 Revolutions per minute (about 4.5 m / sec), the molten tin did not form individual threads because that Molten metal bridged the threads to form a plate-like product.
Ein Kupferzylinder mit einer Breite von 2,54 cm, einem Durchmesser von 203 cm und mit 7 dreieckig profilierten Gewindewindungen pro cm wurde mit einer Geschwindigkeit von 1000 UpM (etwa 10,7 m/sec) mit der Oberfläche von in einem Tiegel befindlichen Gußeisen in Berührung gebracht, dessen Temperatur bei 1370 bis 1430° C lag. Wiederum wu-de eine minimale Eintauchtiefe der Vorsprünge unter die Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls (bezogen aul die ruhende Oberfläche) eingestellt Die hergestellter Eisenfäden besaßen effektive Durchmesser zwischen 7i υηά150μτή.A copper cylinder with a width of 2.54 cm, a diameter of 203 cm and with 7 triangular profiled thread turns per cm was at a speed of 1000 rpm (about 10.7 m / sec) brought into contact with the surface of cast iron in a crucible, its temperature was 1370 to 1430 ° C. Again one knew minimum immersion depth of the projections under the surface of the molten metal (referred to aul the resting surface). The iron threads produced had effective diameters between 7i υηά150μτή.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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